Adipocyt je hlavním typem buněk , ze kterých sestává hlavně tuková tkáň . Adipocyty jsou zaoblené buňky obsahující jednu nebo více tukových kapének v cytoplazmě. Podle toho, zda patří do bílé nebo hnědé tukové tkáně , se adipocyty dělí na bílé a hnědé , které se liší morfologicky a funkčně. Bílé adipocyty se podílejí na metabolismu tuků, mají schopnost akumulovat triglyceridy a další lipidy , které tělo později využívá k výrobě energie , produkují řadu hormonů( leptin , adiponektin , resistin a další), hnědé adipocyty provádějí termogenezi .
Adipocyty mohou vést ke vzniku nádorů – benigních lipomů a maligních liposarkomů . Hromadění tuku v adipocytech úzce souvisí s rozvojem obezity .
Buňky tukové tkáně, které ukládají tuk, se nazývají adipocyty. Jednotlivé adipocyty mají kulovitý tvar. Tuková tkáň se podle barvy obvykle dělí na bílou a hnědou. Adipocyt bílé tukové tkáně obsahuje jednu velkou kapku neutrálního tuku (takové adipocyty se také nazývají unilokulární), která zaujímá centrální část buňky a je obklopena tenkou vrstvou cytoplazmy, v jejíž zesílené části leží zploštělé jádro . Cytoplazma adipocytů obsahuje také malá množství dalších lipidů : cholesterol , fosfolipidy a volné mastné kyseliny . Tyto malé tukové inkluze jsou zvláště výrazné v nezralých adipocytech. Zralý adipocyt má velkou velikost, od 50 do 150 mikronů . Vzhledem k tomu, že lipidy jsou vymývány xylenem a dalšími rozpouštědly používanými při přípravě histologických preparátů, unilokulární adipocyty se při pohledu pod světelným mikroskopem zdají prázdné [1] .
Adipocyty hnědé tukové tkáně mají oproti buňkám bílé tukové tkáně více mitochondrií a místo jedné velké tukové kapičky obsahují v cytoplazmě mnoho malých tukových inkluzí (takové adipocyty se nazývají multilokulární [2] ). Hnědou barvu zajišťuje cytochromový pigment s obsahem železa umístěný v mitochondriích. Změny v hnědé tukové tkáni během půstu jsou méně výrazné než v bílé. Hnědá tuková tkáň je nejvýraznější u novorozenců a hibernujících zvířat [3] , ale je přítomna i u dospělých [4] [5] .
Bílá tuková tkáň, která získala některé rysy hnědé tukové tkáně, se označuje jako „béžový tuk“; v jejích buňkách béžové adipocyty , místo jedné velké tukové tkáně je několik menších inkluzí, zvyšuje se počet mitochondrií a zvyšuje se úroveň exprese genu UCP1 kódujícího termogeninový protein [6] .
Čtvrtý typ adipocytů byl nedávno popsán v podkožní tukové tkáni myší během březosti a laktace , kdy je tuková tkáň v mléčných žlázách výrazně redukována, zatímco žlázová část naopak roste. Nově vytvořené epiteliální buňky, které tvoří žlázovou část, se nazývají růžové adipocyty . Jsou výsledkem přímé transdiferenciace bílých adipocytů na epiteliální buňky produkující mléko . Tvorba růžových adipocytů je reverzibilní a na konci laktace se opět mění v bílé adipocyty, které obnovují tukovou část mléčné žlázy [7] .
Tuková tkáň hraje důležitou roli při udržování hladiny volných mastných kyselin a triglyceridů v krvi a podílí se také na rozvoji inzulinové rezistence (zejména břišní tuk). Adipocyty mohou také uchovávat triglyceridy z potravy a cirkulující v krvi jako součást chylomikronů , lipidy syntetizované játry a cirkulující v krevním řečišti jako lipoproteiny s velmi nízkou hustotou , navíc volné mastné kyseliny a glycerol mohou být syntetizovány v samotných adipocytech. Chylomikrony a lipoproteiny s velmi nízkou hustotou jsou při vstupu do tukové tkáně hydrolyzovány lipoproteinovou lipázou na luminálním povrchu krevních kapilár . Volné mastné kyseliny vstupují do adipocytů mechanismem aktivního transportu a difúze . V adipocytech se při esterifikační reakci přidávají mastné kyseliny ke glycerol-3-fosfátu za vzniku triglyceridů, které vstupují do tukové kapičky [8] .
V tukové tkáni je neustálý přísun a výdej volných mastných kyselin. Výsledný směr pohybu volných mastných kyselin řídí hormony inzulín a leptin . Pokud je inzulín zvýšený, pak vstup volných mastných kyselin do tukové tkáně převyšuje jeho výdej a uvolňování mastných kyselin z tukové tkáně je možné pouze při nízké hladině inzulínu v krvi. Hladina inzulínu stoupá při příjmu sacharidových potravin, což vede ke zvýšení koncentrace krevního cukru [9] . Inzulín také stimuluje vstřebávání glukózy adipocyty a podporuje její přeměnu na tuk [10] .
Při nervové nebo humorální stimulaci adipocytů se mobilizují tukové zásoby a buňky uvolňují mastné kyseliny a glycerol. Norepinefrin , vylučovaný nadledvinami a postgangliovými sympatickými zakončeními , aktivuje hormon-senzitivní lipázu , která štěpí triglyceridy na povrchu lipidových kapének. Tato lipáza je také aktivována růstovým hormonem hypofýzy . Volné mastné kyseliny difundují přes membrány adipocytů a endoteliálních buněk, vstupují do krevního řečiště a vážou se na albuminový protein . Hydrofilnější glycerol volně plave v krvi a je vychytáván játry. Inzulin inhibuje hormonálně citlivou lipázu [11] . Mobilizaci adipocytů spouští také adrenalin [12] a adrenokortikotropní hormon [13] [14] .
Molekuly produkované tukovou tkání hrají zásadní roli v udržování metabolické homeostázy a poruchy jejich tvorby mohou vést k rozvoji obezity a řady patologických stavů spojených s obezitou, proto je tuková tkáň považována za endokrinní orgán . Hormony tukové tkáně se souhrnně označují jako adipokiny . Adipokiny jsou typem cytokinů (signálních proteinů). Prvním adipokinem, který byl objeven, byl hormon leptin, popsaný v roce 1994. Leptin hraje roli při udržování normální tělesné hmotnosti a přenáší signál sytosti do hypotalamu . Leptin také řídí lipogenezi v hepatocytech inhibicí biosyntetické dráhy mastných kyselin a podporuje oxidaci mastných kyselin ve svalech. Nejhojněji produkovaný adipokin je známý jako adiponektin . Zlepšuje citlivost na inzulín a jeho podávání obézním myším částečně překonalo inzulínovou rezistenci. Mezi adipokiny patří také tumor nekrotizující faktor α (TNFα), který se podílí na vzniku inzulínové rezistence potlačením inzulínové signální dráhy . V tukové tkáni je TNFα produkován makrofágy a dalšími imunitními buňkami. U obézních lidí a myší je v tukové tkáni zvýšená exprese prozánětlivého cytokinu interleukinu 6 (IL-6), ale jeho role v metabolismu glukózy není jasná [7] . Mezi adipokiny patří také asprosin [15] , resistin [16] , apelin [17] , chemerin [18] , CCL2 [19] a některé další cytokiny. Leptin a rezistin jsou produkovány převážně podkožní tukovou tkání [20] . Navíc u žen i mužů je tuková tkáň hlavním periferním zdrojem aromatázy , která se účastní syntézy estrogenů [21] .
Hlavní funkcí hnědé tukové tkáně je termogeneze. U zvířat na konci hibernace a novorozenců se norepinefrin dostává do hnědé tukové tkáně, která podobně jako v bílé tukové tkáni stimuluje hormon-senzitivní lipázu a spouští hydrolýzu triglyceridů. Na rozdíl od bílých adipocytů se však u hnědých adipocytů volné mastné kyseliny neuvolňují do krve, ale rychle se metabolizují, což je doprovázeno zvýšením spotřeby kyslíku a tvorby tepla. Lokální zvýšení teploty v hnědé tukové tkáni vede k zahřátí promývací krve, která předá teplo celému tělu. Zvýšená produkce tepla v hnědých adipocytech je možná díky skutečnosti, že jejich vnitřní mitochondriální membrány obsahují velké množství transmembránového uncoupling proteinu thermogenin neboli UCP1. V přítomnosti volných mastných kyselin umožňuje termogenin protony proudit z mezimembránového prostoru přímo do mitochondriální matrice, aniž by protony procházely ATP syntázou . Místo tvorby ATP se energie protonů využívá k uvolňování tepla [22] . Předpokládá se, že termogenin je symporátor protonů a volných mastných kyselin , ale jeho konkrétní mechanismus účinku není jasný [23] . Je známo, že termogenin je inhibován ATP, ADP a GTP [24] . Termogeneze v hnědých adipocytech může být aktivována i přejídáním [25] .
Stejně jako jiné buňky pojivové tkáně jsou adipocyty odvozeny z mezenchymálních kmenových buněk . Mezenchymální kmenové buňky dávají vzniknout preadipocytům, které vypadají jako velké fibroblasty s cytoplazmatickými lipidovými inkluzemi. Zpočátku jsou lipidové kapky mladého bílého adipocytu od sebe izolovány, ale brzy se spojí a vytvoří jedinou velkou tukovou kapku. Bílé adipocyty se vyvíjejí spolu s menší populací béžových adipocytů, které jsou přítomny ve zralé bílé tukové tkáni. Při adaptaci na nízké teploty bílé adipocyty částečně reverzibilně zhnědnou, získávají velké množství malých lipidových kapiček místo jedné velké, jejich profil genové exprese se přibližuje profilu hnědých adipocytů (zejména exprese genu UCP1 kódujícího termogenin zvyšuje) a tzv. béžové adipocyty zahajují termogenezi [26] .
Hnědé adipocyty se také vyvíjejí z mezenchymálních kmenových buněk , ale na jiných místech v embryonálním těle , než kde dochází k diferenciaci bílých adipocytů. Hnědé adipocyty se v průběhu embryonálního vývoje vyskytují dříve než bílé. U lidí je objem hnědé tukové tkáně v poměru k tělesné hmotnosti maximální při narození, kdy je potřeba termogeneze nejvyšší, a téměř úplně mizí v dětství involucí a apoptózou adipocytů. U dospělých je hnědý tuk nejaktivnější u hubených lidí. Při adaptaci na chlad se béžové adipocyty mohou změnit na hnědé, navíc hnědé adipocyty mohou proliferovat a diferencovat se od mezenchymálních progenitorových buněk. Autonomní nervy nejen stimulují termogenní aktivitu hnědých adipocytů, ale také podporují jejich diferenciaci a zabraňují apoptóze zralých hnědých adipocytů [27] .
Bílé adipocyty mohou vést ke vzniku běžných benigních útvarů - lipomů . Zhoubné nádory pocházející z tukové tkáně – liposarkomy – jsou poměrně vzácné. Benigní nádory tvořené hnědými adipocyty se někdy nazývají hibernomy [1] .
Obezita je chápána jako stav, kdy se v těle hromadí nadbytek tukové tkáně [28] . Obezita zvyšuje riziko mnoha onemocnění a patologických stavů: kardiovaskulární onemocnění , diabetes mellitus 2. typu , obstrukční spánková apnoe , některé typy rakoviny a osteoartróza [29] . Přeměna bílé tukové tkáně na hnědou je považována za slibnou strategii léčby obezity [30] .
V současnosti lze tukovou tkáň využít jako zdroj kmenových buněk u dospělých . Kmenové buňky tukové tkáně lze snadno přeprogramovat na indukované pluripotentní kmenové buňky [31] . Získávání kmenových buněk z buněčného materiálu vlastního těla pacienta snižuje riziko odmítnutí transplantátu a zabraňuje mnoha etickým problémům spojeným s používáním embryonálních kmenových buněk [32] . Existují důkazy, že kmenové buňky z různých míst tukové tkáně (břišní tuk, epikardiální tuk a další) mají různé vlastnosti [32] [33] : rychlost proliferace, imunofenotyp , diferenciační potenciál a odolnost vůči hypoxii [34] .
Tuková tkáň (přesněji hnědá tuková tkáň) byla poprvé popsána v roce 1551 švýcarským lékařem a encyklopedickým vědcem Konradem Gesnerem (1516-1565) [35] . V roce 1902 byly zaznamenány podobnosti mezi depozity cervikálního tuku u novorozenců a hibernujících savců. Aktivní výzkum hnědé tukové tkáně byl obnoven v 60. letech (v roce 1964 William Silverman a jeho kolegové dokázali, že hnědý tuk je také zodpovědný za termogenezi u lidí) a v 80. letech bylo zjištěno, že hnědá tuková tkáň u dospělých chybí. Tento pohled byl revidován na konci 21. století [36] .
Bílé adipocyty neboli „tukové váčky“ a jejich podíl na růstu tuku byly poprvé popsány v 19. století. Aktivní výzkum tukové tkáně začal až ve 40. letech 20. století. V roce 1940 se ukázalo, že tuková tkáň je inervována a zásobována krví. V 50. letech 20. století byla objasněna úloha bílých adipocytů v metabolismu lipidů a další studium regulace tukové tkáně pokračovalo v průběhu druhé poloviny 20. století [37] . První důkazy o endokrinní funkci bílé tukové tkáně se objevily v 80. letech 20. století [38] .
| biologické tkáně | |
|---|---|
| Buňka | |
| Zvířata | |
| Rostliny | |
| viz také | |